DE19507649C2 - AC-TIG welding process - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum AC-WIG-Schweißen, wie es im Oberbegriff des Pa tentanspruches 1 beschrieben ist.The invention relates to a method for AC TIG welding, as it is in the preamble of Pa claim 1 is described.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Zündung des Lichtbogens beim AC-WIG-Schweißen bekannt, wobei an die positiv gepolte Wolfram-Elektrode ein Hochspannungsimpuls angelegt wird und dabei die Lichtbogenstrecke ionisiert wird, wodurch eine Zündung des Lichtbogens erfolgt. Weiters ist es bekannt, daß durch eine Berührung der positiv gepolten Wolfram-Elektrode mit dem Werkstück ein Kurzschlußstrom entsteht, wobei dieser auf einen geringen Wert begrenzt wird und beim Abheben der Wolfram-Elektrode durch den Kurzschlußstrom ein Lichtbogen ge zündet wird. Nachteilig ist bei den bereits bekannten Verfahren, daß nach dem Zünden des Lichtbogens ein Startimpuls ausgegeben wird, der sich in Abhängigkeit vom eingestellten Schweiß strom errechnet, wodurch eine schlechte Zündung des Lichtbogens bei einer minimalen Elektro denbelastung, jedoch ein zu starkes Abschmelzen des Elektrodenendes bei einer maximalen Elektrodenbelastung eintritt. Weiters muß, um eine Ausbildung eines halbkugelförmigen Endes der Elektrode zu erreichen, der Strom durch eine Bedienerperson verändert werden, bis ein schmelzflüssiger Zustand des Endes der Elektrode erreicht wird, was zu einer halbkugelförmigen Ausbildung des Endes der Elektrode führt. Als Grundwerkstoff für diesen Vorgang muß Kupfer verwendet werden. Nach dem Erreichen des halbkugelförmigen Endes der Elektrode muß diese Bedienerperson für den eigentlichen Schweißprozeß den Schweißstrom wieder zurückstellen, wodurch ein höherer Zeitaufwand durch das Verändern des Schweißstromes entsteht.There are already various processes for igniting the arc in AC-TIG welding known, wherein a high voltage pulse is applied to the positively polarized tungsten electrode is and the arc gap is ionized, causing an ignition of the arc he follows. Furthermore, it is known that by touching the positively polarized tungsten electrode a short-circuit current arises with the workpiece, this being limited to a low value is an arc when lifting the tungsten electrode by the short circuit current ge is ignited. A disadvantage of the already known methods is that after the arc is ignited a start impulse is given, which depends on the set sweat current calculated, causing poor arc ignition with minimal electrical load, but excessive melting of the electrode end at a maximum Electrode load occurs. Furthermore, in order to form a hemispherical end To reach the electrode, the current can be changed by an operator until a molten state of the end of the electrode is reached, resulting in a hemispherical Formation of the end of the electrode leads. Copper is the basic material for this process be used. After reaching the hemispherical end of the electrode, it must be Reset the welding current for the actual welding process, whereby a higher expenditure of time arises by changing the welding current.
Aus der DE 39 32 210 A1 ist ein Verfahren zum AC-WIG-Schweißen, bei dem an eine positiv gepolte Wolframelektrode ein Hochspannungsimpuls und ein Startimpuls mit vorgebbaren Para metern angelegt wird, bekannt, wodurch es zu einer Zündung des Lichtbogens zwischen Elektro de und einem Werkstück kommt und durch Verändern der Höhe des Stroms und der Kurvenform für den Schweißprozeß das Elektrodenende einen schmelzflüssigen Zustand erreicht (Konditio nierungsstrom 30-80 A in der Phase III), und anschließend der eigentliche Schweißprozeß mit voreingestellten Schweißstromparametern gestartet wird (Phase IV).From DE 39 32 210 A1 a method for AC-TIG welding is known, in which a high-voltage pulse and a start pulse with predeterminable parameters are applied to a positively polarized tungsten electrode, whereby it leads to an ignition of the arc between the electrode and one Workpiece comes and by changing the height of the current and the curve shape for the welding process, the electrode end reaches a molten state (conditioning current 30-80 A in phase III), and then the actual welding process is started with preset welding current parameters (phase IV).
Nachteilig ist dabei, daß eine Anpassung an die unterschiedlichsten Wolframelektroden, insbe sondere auf unterschiedliche Durchmesser der Wolframelektroden, nicht möglich ist und somit nicht immer ein optimale Zünden des Lichtbogens gewährleistet werden kann. Darüber hinaus wird der Zündimpuls in mehreren aufeinanderfolgenden Phasen erzeugt, wodurch eine Überwa chung des Lichtbogens in einer ersten Phase erfolgen muß und dadurch der Steuerungsaufwand erhöht wird. Ein weiterer Nachteil ist auch darin zu sehen, daß bei einer nicht erfolgreichen Zün dung das Zündverfahren nach der ersten Phase abgebrochen wird und mit einem Startimpuls mit den gleichen Parametern wiederholt wird, wodurch mehrere Zündversuche notwendig sein kön nen bis die Elektrode durch die kurzzeitig erzeugten Lichtbögen der Zündversuche derart er wärmt ist, daß eine erfolgreiche Zündung möglich ist.The disadvantage here is that an adaptation to a wide variety of tungsten electrodes, esp special to different diameters of the tungsten electrodes, is not possible and thus optimal ignition of the arc cannot always be guaranteed. Furthermore the ignition pulse is generated in several consecutive phases, whereby a moni Chung the arc must take place in a first phase and thereby the control effort is increased. Another disadvantage is that if the ignition is unsuccessful the ignition process is terminated after the first phase and with a start pulse the same parameters are repeated, which may require several ignition attempts NEN until the electrode due to the briefly generated arcs of ignition attempts warms is that a successful ignition is possible.
Weiters ist aus der EP 0 381 115 A1 ein Verfahren zum AC-WIG-Schweißen bekannt, bei dem mittels eines Startimpulses während t1 eine halbkugelförmige Ausbildung des Elektrodenendes erreicht wird, und wobei nach Beendigung des Startimpulses der anhand der voreingestellten Parameter ermittelte Schweißstrom für den Schweißprozeß an die Elektroden angelegt wird. Furthermore, a method for AC-TIG welding is known from EP 0 381 115 A1, in which a hemispherical formation of the electrode end by means of a start pulse during t1 is reached, and after the end of the start pulse of the preset Parameter determined welding current for the welding process is applied to the electrodes.
Nachteilig zu beiden letztgenannten Schriften ist, daß vordefinierte Startimpulse verwendet wer den, wodurch keine Anpassung an unterschiedliche Elektrodendurchmesser durchgeführt werden kann. Dadurch wird nicht immer ein optimaler Start des Schweißprozesses gewährleistet.A disadvantage of the latter two publications is that predefined start pulses are used which means that no adaptation to different electrode diameters is carried out can. This does not always guarantee an optimal start of the welding process.
Aus der DE 34 06 251 C2 ist ein Verfahren mit einer verbrauchbaren Drahtelektrode, also ein sogenanntes MIG/MAG-Verfahren, bekannt, bei dem die Startstromhöhe und die Startstromdau er abhängig vom Drahtdurchmesser der Elektrode bzw. des Schweißdrahtes und dem Schweiß strom eingestellt wird. Nach Beendigung des Startimpulses, also der Zündphase, wird der anhand der voreingestellten Parameter ermittelte Schweißsrom für den Schweißprozeß an die Elektrode angelegt.DE 34 06 251 C2 describes a method with a consumable wire electrode, that is, a so-called MIG / MAG process, known, in which the starting current level and the starting current duration it depends on the wire diameter of the electrode or the welding wire and the welding current is set. After the end of the start pulse, i.e. the ignition phase, the is based on the preset parameter determined welding current for the welding process to the electrode created.
Sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Schweißgeräte (MIG/MAG-Schweißgeräte) sind derart ausgebildet, daß beim Auftreten eines Kurzschlusses versucht wird, diesen durch ei nen sehr hohen Stromimpuls so rasch als möglich wieder aufzulösen. Beim Berühren des Werk stückes wird mit der Elektrode (zum Zünden) ein derartiger Stromimpuls erzeugt. Ein Zündim puls von einem MIG-Prozeß würde in keiner Weise beim WIG-Prozeß funktionieren bzw. würde dieses keinen wesentlichen Vorteil bewirken.All welding machines known from the prior art (MIG / MAG welding machines) are designed in such a way that when a short circuit occurs, an attempt is made to prevent this by ei to dissolve a very high current pulse as quickly as possible. When touching the work Such a current pulse is generated with the electrode (for ignition). A Zündim Pulse from a MIG process would not work in any way with the TIG process this does not have any significant advantage.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obgenannten Art zu schaffen, mit dem ohne äußere Einwirkungen, wie das Verstellen der Schweißparameter, ein sta biles Zünden des Lichtbogens und oder eine halbkugelförmige Ausbildung des Endes der Elek trode während des Startimpulses sowie ein automatisches Zünden eines stabilen Lichtbogens bei nicht ausreichender Energiezuführung an die Elektrode während des Startimpulses erreicht wer den kann.The present invention has for its object to a method of the type mentioned create a sta with no external influences, such as adjusting the welding parameters cheap ignition of the arc and or a hemispherical formation of the end of the elec trode during the start pulse as well as an automatic ignition of a stable arc insufficient energy supply to the electrode during the start pulse that can.
Diese Erfindung wird durch die Maßnahmen im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, daß durch das Einstellen des Durchmessers der Elektrode der Startimpuls in Abhängigkeit vom Elektrodendurchmesser errechnet wird, wodurch nach dem Zünden des Lichtbogens die Elektrode während des Startimpulses auf die Betriebstemperatur erwärmt wird und dadurch zu einer stabilen Zündung des Lichtbogens mit einer minimalen Elek trodenbelastung führt.This invention is solved by the measures in the characterizing part of claim 1. It is advantageous with this solution that by adjusting the diameter of the electrode Starting pulse is calculated depending on the electrode diameter, which after Ignite the arc to the operating temperature during the start pulse is heated and thereby to a stable ignition of the arc with minimal elec tread load leads.
Es ist aber auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 2 möglich, wodurch bei zu kleiner oder keiner Einstellung des Elektrodendurchmessers nach dem Erlöschen des Lichtbogens am Beginn des Schweißprozesses automatisch ein neuer Startimpuls errechnet und ausgesendet wird, der einen höheren Strom- und Zeitwert als den zuletzt ausgesendete Startimpuls aufweist. Durch das Aus senden eines neuen bzw. weiteren Startimpulses wird rasch ein stabiler Lichtbogen erzielt. Dies hat eine erhebliche Zeiteinsparung bei einer minimalen Belastung der Elektrode zur Folge, da der Schweißstrom nicht vom Bediener verändert werden muß.However, it is also possible to proceed according to claim 2, which means that too little or none Adjustment of the electrode diameter after the arc extinguishes at the beginning of the Welding process, a new start impulse is automatically calculated and sent out to you has a higher current and time value than the last transmitted start pulse. By the end If a new or further start pulse is sent, a stable arc is quickly achieved. This has a considerable time saving with a minimal load on the electrode, because the Welding current does not have to be changed by the operator.
Vorteilhaft sind weiters die Maßnahmen nach Patentanspruch 3, da dadurch jene Wärmeenerige, die in der Elektrode bei einer kurzen Pause zwischen zwei Schweißprozessen noch vorhanden ist, berücksichtigt wird und damit die zugeführte Energie zum neuerlichen Starten des Lichtbogens darauf abgestimmt werden kann. Dadurch kann eine Überhitzung der Elektrode beim Zündvor gang und damit eine Zerstörung der Spitze der Elektrode bzw. der Spitzenausbildung der Elek trode zuverlässig verhindert werden.Furthermore, the measures according to claim 3 are advantageous, since as a result those heat sources, that is still present in the electrode during a short break between two welding processes, is taken into account and thus the energy supplied to restart the arc can be matched to it. This can cause the electrode to overheat during ignition gang and thus a destruction of the tip of the electrode or the tip formation of the elec trode can be reliably prevented.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen nach Patentanspruch 4, da durch die Erhöhung des Stromes und gegebenenfalls der Zeitdauer das Ende der Elektrode in einen schmelzflüssigen Zustand ver setzt wird, wodurch eine halbkugelförmige Ausbildung des Endes der Elektrode erreicht wird, ohne daß dabei der eingestellte Schweißstrom zu verändern ist. Dadurch ist eine Automatisierung dieses Vorganges und daher eine Einsparung des hohen Zeitaufwandes, der beim Verändern der Schweißparameter entsteht, möglich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Grundwerkstoff nicht aus Kupfer besteht muß, sondern das Werkstück als Grundwerkstoff verwendet werden kann.The measures according to claim 4 are also advantageous, since by increasing the current and optionally the time period ver the end of the electrode in a molten state is set, whereby a hemispherical formation of the end of the electrode is achieved, without changing the set welding current. This is automation this process and therefore a saving of the high expenditure of time, which when changing the Welding parameters arise, possible. Another advantage is that the base material does not have to consist of copper, but the workpiece must be used as the base material can.
Mit dem Verfahrensablauf nach Patentanspruch 5 ist es möglich, verschiedene Startimpulse in den Mikroprozessor zu laden, wodurch die Zeit für die Errechnung des Startimpulses verringert werden kann.With the process sequence according to claim 5, it is possible to in various starting pulses load the microprocessor, reducing the time to calculate the start pulse can be.
Es ist aber auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 6 von Vorteil, da dabei eine Zerstörung der Elektrode verhindert werden kann.However, it is also advantageous to proceed according to claim 6, since this would destroy the Electrode can be prevented.
Wird gemäß Patentanspruch 7 der Durchmesser der Elektrode automatisch festgestellt, so ist es möglich, unabhängig von jeder Tätigkeit einer Bedienungsperson jeweils die richtige Größe des Startimpulses vollautomatisch festzulegen.If the diameter of the electrode is automatically determined according to claim 7, it is possible, regardless of each activity of an operator, the correct size of the Start pulse set automatically.
Vorteilhaft ist schließlich auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 8, da dadurch die zugeführte Energiemenge an das rasch wachsende Volumen der Elektrode auch bei geringen Durchmesseränderungen einfach angepaßt werden kann und somit ausreichende Wärmeenergie zur stabilen Zündung und weiteren Aufrechterhaltung des Lichtbogens der Elektrode erreicht werden kann.Finally, it is also advantageous to proceed according to claim 8, since this results in the feed Amount of energy to the rapidly growing volume of the electrode even with small changes in diameter can be easily adjusted and thus sufficient thermal energy for stable Ignition and further maintenance of the arc of the electrode can be achieved.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.For a better understanding of the invention, it will be explained in the following using a Embodiment described in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für ein Schweißgerät in vereinfachter schematischer Darstellung; Figure 1 is a block diagram of a control device according to the invention for a welding device in a simplified schematic representation.
Fig. 2 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung zur Zündung eines Lichtbogens und zur kugelförmigen Ausbildung des Endes einer Elek trode in vereinfachter schematischer Darstellung; Figure 2 is a circuit diagram of a control device according to the invention for igniting an arc and for spherical formation of the end of an elec trode in a simplified schematic representation.
Fig. 3 ein Diagramm, in dem ein mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erzeugter Schweißstromverlauf eingezeichnet ist; Fig. 3 is a diagram in which a generated with an inventive control device welding current waveform is shown;
Fig. 4 ein Diagramm, in dem ein mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erzeugter anderer Schweißstromverlauf dargestellt ist; FIG. 4 shows a diagram in which another welding current profile generated with a control device according to the invention is shown; FIG.
Fig. 5 ein Diagramm, in dem ein mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erzeugter weiterer Schweißstromverlauf dargestellt ist; Fig. 5 is a diagram in which a generated with an inventive control device further welding current waveform is shown;
Fig. 6 ein Schaubild einer mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erzeug ten, kugelförmigen Endenausbildung einer Elektrode; Fig. 6 is a diagram of a erzeug th with the inventive control device, spherical end forming an electrode;
Fig. 7 ein weiteres Schaubild einer mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erzeugten, kugelförmigen Endenausbildung einer Elektrode. Fig. 7 shows a further graph of a spherical end formation produced with the inventive control apparatus of an electrode.
In Fig. 1 ist ein Spannungsversorgungsnetz 1 gezeigt, das aus einem Phasenleiter 2 und einem Nulleiter 3, z. B. dem Netz eines Elektroversorgungsunternehmens oder ei nem mobilen Stromgenerator besteht.In Fig. 1, a voltage supply network 1 is shown, which consists of a phase conductor 2 and a neutral conductor 3 , z. B. there is the network of an electrical supply company or egg nem mobile power generator.
Am Spannungsversorgungsnetz 1 ist eine Inverterstromquelle 4 über Zuleitungen 5, 6 angeschlossen. Über die Inverterstromquelle 4 wird ein Verbraucher 7, z. B. ein Schweißgerät 8, schematisch durch eine Schweißpistole 9 dargestellt, zum Bearbeiten eines Werkstückes 10 über Leitungen 11, 12 mit dem positiven und negativen Potential versorgt. Die Schweißpistole 9 weist eine Elektrode 13 zum Zünden eines Lichtbogens 14 in einer durch ein Schutzgas 15 gebildeten Atmosphäre auf. Weiters ist an einem Griff 16 der Schweißpistole 9 eine Schaltvorrichtung 17 angeordnet.An inverter current source 4 is connected to the voltage supply network 1 via supply lines 5 , 6 . About the inverter power source 4 , a consumer 7 , z. B. a welding device 8 , shown schematically by a welding gun 9 , for processing a workpiece 10 via lines 11 , 12 supplied with the positive and negative potential. The welding gun 9 has an electrode 13 for igniting an arc 14 in an atmosphere formed by a protective gas 15 . Furthermore, a switching device 17 is arranged on a handle 16 of the welding gun 9 .
Zur Steuerung der Inverterstromquelle 4 ist an deren Steuereingängen 18 über Steuer leitungen 19, 20, eine Steuervorrichtung 21 angeschlossen. Die Steuervorrichtung 21 ist über Leitungen 22, 23 mit einer Eingabevorrichtung 24 und einer Ausgabevorrich tung 25 verbunden.To control the inverter power source 4 is connected to its control inputs 18 via control lines 19 , 20 , a control device 21 . The control device 21 is connected via lines 22 , 23 to an input device 24 and an output device 25 .
Mit der Eingabevorrichtung 24 werden der Steuervorrichtung 21 bestimmte Einstellun gen, wie z. B. die Höhe des Schweißstromes, das Tastverhältnis für positive und negati ve Halbwellen und der Durchmesser der Elektrode 13 vorgegeben, die an der Ausgabe vorrichtung 25 angezeigt und in der Steuervorrichtung 21 verarbeitet werden. Weiters wandelt die Steuervorrichtung 21 die von der Eingabevorrichtung 24 eingegebenen Pa rameter zum Ansteuern der Inverterstromquelle 4 um und steuert damit die Inverter stromquelle 4 über die Steuerleitungen 19, 20 an. Dabei wird über die Steuerleitung 19 der Parameter für den Schweißstrom und über die Steuerleitung 20 das Tastverhältnis für die positiven und/oder negativen Halbwellen durch die Zeitdauer für die positive oder die negative Halbwelle übergeben.With the input device 24 , the control device 21 certain settings, such as. B. the amount of the welding current, the pulse duty factor for positive and negati ve half-waves and the diameter of the electrode 13 , which are displayed on the output device 25 and processed in the control device 21 . Furthermore, the control device 21 converts the Pa input from the input device 24 parameters for controlling the inverter current source 4 to and controls the inverter current source 4 via the control lines 19, 20 at. In this case, the parameter for the welding current is transferred via the control line 19 and the pulse duty factor for the positive and / or negative half-waves is passed through the time period for the positive or negative half-wave via the control line 20 .
Die Inverterstromquelle 4 wandelt die von dem Spannungsversorgungsnetz 1 gelieferte Wechselspannung in eine Gleichspannung um. Nach dem Gleichrichten der Wechsel spannung vom Spannungsversorgungsnetz 1 wird die Spannung in der Inverterstrom quelle 4 wieder zerhackt. So werden z. B. durch Pulsbreitenmodulation entsprechend den Parametern in der Steuervorrichtung 21 Ausgangsstromimpulse hergestellt, welche über die Leitungen 11, 12 der Schweißpistole 9 zugeführt werden.The inverter current source 4 converts the AC voltage supplied by the voltage supply network 1 into a DC voltage. After rectifying the AC voltage from the voltage supply network 1 , the voltage in the inverter current source 4 is chopped again. So z. B. produced by pulse width modulation according to the parameters in the control device 21 output current pulses which are supplied via the lines 11 , 12 of the welding gun 9 .
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 21 und in den Fig. 3, 4, 5 sind in den Diagrammen mögliche Verläufe des Schweißstromes 26 dargestellt. Bei den Dia grammen ist auf der Ordinate der Strom A und auf der Abszisse die Zeit t aufgetra gen. Die in diesen Diagrammen in vollen Linien dargestellte Kennlinie zeigt den Ver lauf des Schweißstromes 26 am Ausgang der Inverterstromquelle 4.In FIG. 2, the control device 21 of the invention and in Figs. 3, 4, 5 of the welding current 26 are shown in the graphs possible courses. In the diagrams, the current A is plotted on the ordinate and the time t is plotted on the abscissa. The characteristic curve shown in full lines in these diagrams shows the course of the welding current 26 at the output of the inverter current source 4 .
Die Steuervorrichtung 21 weist dabei eine Rechnereinheit 27 auf. Die Rechnereinheit 27 besteht in diesem Ausführungsfall aus einem Rechner 28, der bevorzugt aus einem Mikroprozessor 29 in einem Industrie-PC oder einer selbstprogrammierbaren Steue rung oder einer konventionellen analogen oder digitalen Steuerung gebildet ist. An ei nem Eingang des Mikroprozessors 29 ist über die Leitung 22 die Eingabevorrichtung 24 angeschlossen. Die Eingabevorrichtung 24 kann durch eine Tastatur oder durch jegliche andere Arten von Eingabemöglichkeiten, z. B. Potentiometern, gebildet sein. Wei ters ist der Mikroprozessor 29 mit der Ausgabevorrichtung 25, die als Displayanzeige oder als Bildschirm ausgebildet sein kann, über die Leitung 23 verbunden.The control device 21 has a computer unit 27 . In this embodiment, the computer unit 27 consists of a computer 28 , which is preferably formed from a microprocessor 29 in an industrial PC or a self-programmable controller or a conventional analog or digital controller. At an input of the microprocessor 29 , the input device 24 is connected via the line 22 . The input device 24 can be by a keyboard or by any other type of input options, e.g. B. potentiometers. Wei ters the microprocessor 29 is connected to the output device 25 , which can be designed as a display or a screen, via the line 23 .
An weiteren Ein- und Ausgängen des Mikroprozessors 29 ist über ein Bussystem 30, das aus Adress- und Datenleitungen besteht ein Speicher 31 angeschlossen. An einem Ausgang des Mikroprozessors 29 ist über eine Leitung 32 ein Hochfrequenzgenerator 33 angeschlossen. Der Ausgangs des Hochfrequenzgenerators 33 ist über eine Steuer leitung 34 mit einem Eingang der Inverterstromquelle 4 verbunden. Ein weiterer Aus gang des Mikroprozessors 29 ist über die Steuervorrichtung 21 mit der Inverterstrom quelle 4 verbunden.A memory 31 is connected to further inputs and outputs of the microprocessor 29 via a bus system 30 , which consists of address and data lines. A high-frequency generator 33 is connected to an output of the microprocessor 29 via a line 32 . The output of the high-frequency generator 33 is connected via a control line 34 to an input of the inverter current source 4 . Another output from the microprocessor 29 is connected to the inverter current source 4 via the control device 21 .
Eine Vorrichtung 35 zur Festlegung eines Stromsollwertes, die aus einem Digitalana logwandler gebildet sein kann, wird über eine Leitung 36 mit mehreren der Übersicht lichkeit halber nicht dargestellten Leitungen vom Mikroprozessor 29 angesteuert. Ein Ausgang der Vorrichtung 35 ist über die Steuerleitung 19 mit der Inverterstromquelle 4 verbunden. Über Leitungen 37, 38 wird dem Mikroprozessor 29 von einer Meßvorrich tung 39 der Strom- und/oder Spannungs-Istwert übermittelt.A device 35 for determining a current setpoint, which can be formed from a digital ana log converter, is controlled by a microprocessor 29 via a line 36 with several lines, not shown for the sake of clarity. An output of the device 35 is connected to the inverter current source 4 via the control line 19 . Via lines 37, 38 to the microprocessor 29 is of a Meßvorrich tung 39 of the current and / or voltage value transmitted.
Über die Leitung 11 und eine Leitung 40 ist die in Fig. 1 dargestellte Schweißpistole 9 zur Versorgung mit Strom und Spannung an der Inverterstromquelle 4 angeschlossen, wobei in der Leitung 40 ein Shunt 41 zum Messen des Ist-Stromes angeordnet ist. Der Ist-Strom wird über die Stromleitungen 42, 43 der Meßvorrichtung 39 für den Strom- Istwert zugeführt. Weiters wird die Spannung an der Schweißpistole 9 über die Span nungsleitung 44 abgegriffen und der Meßvorrichtung 39 zugeführt.The welding gun 9 shown in FIG. 1 for supplying current and voltage to the inverter current source 4 is connected via the line 11 and a line 40 , a shunt 41 for measuring the actual current being arranged in the line 40 . The actual current is fed via the power lines 42 , 43 to the measuring device 39 for the current actual value. Furthermore, the voltage on the welding gun 9 is tapped via the voltage line 44 and fed to the measuring device 39 .
Die Schaltvorrichtung 17 wird durch Schalter 45, 46 gebildet, wobei zum Aktivieren eines Steuerungsablaufes zum Herstellen eines kugelförmigen Verlaufs am Ende der Elektrode 13 der Schalter 45 und für die Zündung des Lichtbogens 14 der Schalter 46 angeordnet ist. Die Eingänge der Schalter 45, 46 werden über eine Leitung 47 vom Mikroprozessor mit Strom und Spannung versorgt. Die Ausgänge der Schalter 45, 46 sind über Leitungen 48, 49 mit einem Eingang des Mikroprozessors 29 verbunden.The switching device 17 is formed by switches 45, 46, the switch 46 is arranged to activate a control flow for producing a spherical curve at the end of the electrode 13 of the switch 45 and for the ignition of the arc fourteenth The inputs of the switches 45 , 46 are supplied with current and voltage by the microprocessor via a line 47 . The outputs of the switches 45 , 46 are connected to an input of the microprocessor 29 via lines 48 , 49 .
Wird nun die Steuervorrichtung 21 in Betrieb genommen, so können über die Eingabe vorrichtung 24 die Parameter für die Höhe des Schweißstromes und gegebenenfalls die Zeitdauer für die positive oder negative Halbwelle und/oder der Durchmesser der Elek trode 13, welche sich in der Schweißpistole 9 befindet, getrennt eingestellt werden. If the control device 21 is now put into operation, the input device 24 can be used to set the parameters for the level of the welding current and, if appropriate, the time period for the positive or negative half-wave and / or the diameter of the electrode 13 , which is located in the welding gun 9 , can be set separately.
Wird in der Eingabevorrichtung 24 nichts eingestellt, so ladet der Mikroprozessor 29 vom Speicher 31 eine Grundeinstellung in seinen Hauptspeicher und zeigt dies an der Ausgabevorrichtung 25 an. Dabei ist es jedoch möglich die Grundeinstellung, die der Mikroprozessor 29 in seinem Hauptspeicher geladen hat, über die Eingabevorrichtung 24 zu verändern.If nothing is set in the input device 24 , the microprocessor 29 loads a basic setting from the memory 31 into its main memory and displays this on the output device 25 . However, it is possible to change the basic setting that the microprocessor 29 has loaded in its main memory via the input device 24 .
Sind die Änderungen der Standardeinstellung abgeschlossen oder werden diese unver ändert beibehalten, so sendet der Mikroprozessor 29 ein dem vorgewählten Stromsoll wert entsprechendes Signal über die Leitung 36 an die Vorrichtung 35. Die Vorrich tung 35 gibt ausgehend von dem digitalen Signal für den Stromsollwert des Mikropro zessors 29 einen analogen Stromsollwert vor und steuert über die Steuerleitung 20 die Inverterstromquelle 4 an. Weiters beaufschlagt der Mikroprozessor 29 die, Steuervor richtung 21 mit einem Signal, wodurch die Inverterstromquelle 4 erkennen kann, daß der Stromsollwert zur Erzeugung für die positiven Halbwelle verwendet werden soll. Zur Erzeugung der negativen Halbwelle des Schweißstromes 26 nimmt der Mikropro zessor 29 ebenfalls das Signal von der Steuerleitung 20, wodurch die Inverterstromquel le 4 erkennen kann, daß der über die Steuerleitung 20 bereit gestellte Stromsollwert von der Vorrichtung 35 für die negative Halbwelle bestimmt ist. Dies hat den Vorteil, daß bei gleichbleibendem Schweißstrom 26 der Stromsollwert nicht ständig verändert werden muß, da durch Beaufschlagung der Steuerleitung 20 mit einem Signal vom Mikroprozessor 29 die Inverterstromquelle 4 erkennen kann, daß der Stromsollwert für die positive und/oder negative Halbwelle verwendet werden muß.When the changes to the standard setting have been completed or are retained unchanged, the microprocessor 29 sends a signal corresponding to the preselected current setpoint via the line 36 to the device 35 . The Vorrich device 35 is based on the digital signal for the current setpoint of the Mikropro processor 29 an analog current setpoint and controls via the control line 20, the inverter current source 4 . Furthermore, the microprocessor 29 acts on the Steuerervor device 21 with a signal, whereby the inverter current source 4 can recognize that the current setpoint is to be used for generation for the positive half-wave. To generate the negative half-wave of the welding current 26 , the microprocessor 29 also takes the signal from the control line 20 , whereby the inverter current source 4 can recognize that the current setpoint provided via the control line 20 is determined by the device 35 for the negative half-wave. This has the advantage that, with the welding current 26 remaining the same, the current setpoint does not have to be changed constantly, since by applying a signal from the microprocessor 29 to the control line 20, the inverter current source 4 can recognize that the current setpoint must be used for the positive and / or negative half-wave ,
Da jedoch noch keine Zündung des Lichtbogens 14 an der Schweißpistole 9 erfolgte, liegt an den Leitungen 11 und 40 die Leerlaufspannung der Inverterstromquelle 4 an. Das Signal für den Stromsollwert liegt jedoch bereits an der Inverterstromquelle 4 an und würde bei einem Zünden des Lichtbogens 14 die Elektrode 13 sofort von der Inver terstromquelle 4 mit dem eingestellten Strom versorgt werden. Um den Lichtbogen 14 zu zünden, muß der Schalter 46 der Schaltvorrichtung 17 betätigt werden. Durch das Betätigen des Schalters 46 wird dem Mikroprozessor 29 über die Leitung 48 mitge teilt, daß eine Zündung des Lichtbogens 14 erfolgen soll. Daraufhin steuert der Mikro prozessor 29 über die Leitung 32 den Hochfrequenzgenerator 33 mit einem Steuersi gnal an. Der Hochfrequenzgenerator sendet über die Steuerleitung 34 ein Hochspan nungssignal mit einer Frequenz von z. B. 1 MHz an die Inverterstromquelle 4. Durch das Übersenden des Signals vom Hochfrequenzgenerator 33 wird die Leerlaufspan nung, die an den Leitungen 11 und 40 anliegt, mit der Frequenz des Signals vom Hoch frequenzgenerator 33 überlagert, wodurch an der Elektrode 13 eine Hochspannungsimpuls mit einer Frequenz von 1 MHz entsteht.However, since the arc 14 has not yet been ignited on the welding gun 9 , the open-circuit voltage of the inverter current source 4 is present on the lines 11 and 40 . However, the signal for the current setpoint is already present at the inverter current source 4 and, if the arc 14 were ignited, the electrode 13 would be immediately supplied with the set current by the inverter current source 4 . In order to ignite the arc 14 , the switch 46 of the switching device 17 must be actuated. By actuating the switch 46 , the microprocessor 29 is informed via the line 48 that the arc 14 is to be ignited. Thereupon, the microprocessor 29 controls the high frequency generator 33 via line 32 with a control signal. The high frequency generator sends a high voltage signal via the control line 34 with a frequency of z. B. 1 MHz to the inverter power source 4th By transmitting the signal from the high frequency generator 33 , the open circuit voltage, which is present on the lines 11 and 40, is superimposed with the frequency of the signal from the high frequency generator 33 , whereby a high voltage pulse with a frequency of 1 MHz arises at the electrode 13 .
Wird nun die Schweißpistole 9 in die Nähe des Werkstückes 10 gebracht, so wird der Lichtbogen 14 durch die Überlagerung des Hochfrequenzsignales gezündet. Gleichzei tig mit dem Zünden des Lichtbogens 14 beaufschlagt die Inverterstromquelle 4 die Lei tungen 11 und 40 mit dem voreingestellten Strom, wodurch die Leerlaufspannung auf die Betriebsspannung absinkt und der eingestellte Strom über die Elektrode 13 fließt.If the welding gun 9 is now brought into the vicinity of the workpiece 10 , the arc 14 is ignited by the superimposition of the high-frequency signal. Simultaneously with the ignition of the arc 14, the inverter current source 4 applies the lines 11 and 40 with the preset current, whereby the open circuit voltage drops to the operating voltage and the set current flows through the electrode 13 .
Durch die Anordnung des Shunts 41 erfaßt die Meßvorrichtung 39 über die Stromleitun gen 42, 43 den tatsächlich gelieferten Strom an der Elektrode 13 und wandelt den analo gen Ist-Stromwert in einen digitalen Ist-Stromwert um. Nach dem Umwandeln in den digitalen Ist-Stromwert wird dieser über die Leitung 37, die wiederum mehrere Leitun gen 37 umfaßt und jedoch übersichtshalber nur eine Leitung 37 dargestellt ist, an den Mikroprozessor 29 übersendet. Durch das Erfassen des Stromflusses in den Leitungen 11 und 40 kann der Mikroprozessor 29 erkennen, daß der Lichtbogen 14 gezündet wur de.By arranging the shunt 41, the measuring device 39 detects the current actually supplied at the electrode 13 via the current lines 42 , 43 and converts the analog actual current value into a digital actual current value. After conversion into the digital actual current value, this is sent to the microprocessor 29 via the line 37 , which in turn comprises a number of lines 37 and, for the sake of clarity, only one line 37 is shown. By detecting the current flow in lines 11 and 40 , the microprocessor 29 can recognize that the arc 14 has been ignited.
Um den Lichtbogen 14 möglichst rasch zu stabilisieren und ungestört nach dem Zün den aufrecht zu erhalten, wird sofort nach dem Zünden des Lichtbogens 14 und noch bevor die Beaufschlagung der Elektrode 13 mit den positiven bzw. negativen Halbwel len des zerhackten Gleichstroms mit dem voreingestellten Schweißstrom 26 erfolgt, die Elektrode 13 mit einem positiven Startimpuls 50 beaufschlagt, dessen Strom höher oder kleiner ist als der eingestellte Schweißstrom 26 und eine vorbestimmbare Zeitdau er aufweist, die üblicherweise größer ist, als die Zeitdauer der nachfolgenden an der Elektrode 13 anliegenden Startimpulse 50. Durch die unmittelbar nach dem Zünden ge nau definierte Energiemenge wird die Temperatur der Elektrode 13 zu Beginn des Schweißvorganges kurzfristig so stark erhöht, daß ein stabiler Lichtbogen 14 aufge baut werden kann.In order to stabilize the arc 14 as quickly as possible and to maintain it undisturbed after the ignition, the arc 14 is fired immediately after the arc 14 is ignited and before the electrode 13 is exposed to the positive or negative half-wave of the chopped direct current with the preset welding current 26 takes place, the electrode 13 is acted upon by a positive start pulse 50 , the current of which is higher or lower than the set welding current 26 and has a predeterminable time duration which is usually longer than the time duration of the subsequent start pulses 50 applied to the electrode 13 . Due to the precisely defined amount of energy immediately after ignition, the temperature of the electrode 13 is briefly increased so much at the beginning of the welding process that a stable arc 14 can be built up.
Dieser positive Startimpuls 50 der unmittelbar nach dem Zünden des Lichtbogens 14 von der Steuervorrichtung 21 ausgesandt wird, ist im Diagramm in Fig. 3 dargestellt und erstreckt sich zwischen Zeitpunkten 51 und 52.This positive start pulse 50 is emitted immediately after the ignition of the arc 14 from the control device 21 is illustrated in the diagram in Fig. 3 and extending between time points 51 and 52.
Die Festlegung der Zeitdauer und des Stroms 53 im Startimpuls 50 erfolgt in Abhängig keit von einem Durchmesser der Elektrode 13, da die der Elektrode 13 zuzuführende Energiemenge zum Erwärmen derselben von der Masse bzw. dem Volumen der Elektro de 13 abhängig ist und damit bei einer dicken Elektrode 13 eine höhere Energie benötigt wird als bei einer dünnen Elektrode 13.The determination of the time duration and the current 53 in the start pulse 50 takes place depending on the speed of a diameter of the electrode 13 , since the amount of energy to be supplied to the electrode 13 for heating the same depends on the mass or the volume of the electrical de 13 and is therefore thick Electrode 13 requires a higher energy than a thin electrode 13 .
Nachdem über die Zeitdauer des Startimpulses 50 der erhöhte Strom zum stärkeren Er wärmen der Elektrode 13 über diese hinweg geführt wurde, wird mit dem Mikroprozes sor 29 der Strom auf den eingestellten Schweißstrom 26 abgesenkt, in dem von der Vorrichtung 35 Festlegung eines Strom-Sollwertes ein z. B. niederer Strom-Sollwert vorgegeben wird, sodaß der Schweißstrom 26 an der Elektrode 13 verringert wird. Da raufhin wird nun je nach der Form der vorgegebenen positiven und negativen Halbwel len unter Kontrolle durch den Mikroprozessor 29, insbesondere durch den Vergleich des Ist-Stromwertes mit dem Soll-Stromwert festgestellt, ob an der Elektrode 13 genü gend Schweißstrom 26 zum Aufrechterhalten des Lichtbogens 14 zur Verfügung steht.After over the period of the start pulse 50 of the increased current for stronger heating of the electrode 13 was passed over this, the current is lowered to the set welding current 26 with the microprocessor 29 , in which the device 35 defines a current setpoint z. B. low current setpoint is specified so that the welding current 26 is reduced at the electrode 13 . Then thereupon, depending on the shape of the given positive and negative half-waves, under control by the microprocessor 29 , in particular by comparing the actual current value with the desired current value, it is determined whether sufficient welding current 26 at the electrode 13 to maintain the arc 14 is available.
Wenn nun beispielsweise die im Zuge des positiven Startimpulses 50 an die Elektrode 13 zugeführte Energie zu gering ist, um diese soweit zu erhitzen, daß eine kontinuierli che Aufrechterhaltung des Lichtbogens 14 und die Herstellung eines ausreichenden Schweißbades und das Abschmelzen des Zusatzmaterials sichergestellt ist, so wird der Lichtbogen 14 nach kurzer Zeit, also nach nur wenigen weiteren Stromimpulsen, mit einem dem eingestellten Strom-Sollwert entsprechenden Stromfluß wieder erlöschen. Dieser Zustand tritt vor allem dann ein, wenn am Beginn des Schweißprozesses, bei spielsweise der Durchmesser der Elektrode 13 überhaupt nicht oder zu klein eingestellt wurde. In diesem Fall hatte der Mikroprozessor 29 keine entsprechenden Vorgabewer te und geht nun davon aus, daß die Elektrode 13 für den eingestellten Schweißstrom 26 den kleinstmöglichen Durchmesser aufweist. In diesem Fall reicht also die dann im Startimpuls 50 zur Verfügung gestellte Energie nicht aus, um eine ausreichende Erwär mung der Elektrode 13 zum Zeitpunkt 54 in Fig. 4 zu erzielen, wodurch der Lichtbo gen 14, wie schematisch anhand des Diagramms in Fig. 4 gezeigt, zum Zeitpunkt 55 erlischt.If, for example, the energy supplied to the electrode 13 in the course of the positive start pulse 50 is too low to heat it to such an extent that a continuous maintenance of the arc 14 and the production of a sufficient weld pool and the melting of the additional material is ensured, then after a short time, that is to say after only a few further current pulses, the arc 14 extinguishes again with a current flow corresponding to the set current setpoint. This condition occurs especially when the diameter of the electrode 13 was not set at all or was set too small at the start of the welding process. In this case, the microprocessor 29 had no corresponding default values and now assumes that the electrode 13 for the set welding current 26 has the smallest possible diameter. In this case, the energy then made available in the starting pulse 50 is not sufficient to achieve sufficient heating of the electrode 13 at the point in time 54 in FIG. 4, as a result of which the arc 14 , as shown schematically on the basis of the diagram in FIG. 4 shown, disappears at time 55 .
Der Mikroprozessor 29 kann das Erlöschen des Lichtbogens 14 durch die ständige Überwachung des Ist-Stromwertes mittels der Meßvorrichtung 39 erkennen, da diese über die Leitung 37 keinen Iststromwert an den Mikroprozessor 29 übersendet, wo durch der Mikroprozessor 29 feststellen kann, daß der Lichtbogen 14 an der Elektrode 13 erloschen ist. Nachdem der Mikroprozessor 29 erkannt hat, daß kein Lichtbogen 14 mehr besteht, sendet der Mikroprozessor 29 einen neuerlichen Startimpuls 56 ab. Die ser Startimpuls 56 bewirkt in der Vorrichtung 35 zur Festlegung des Strom-Sollwertes die Vorgabe eines höheren Strom-Sollwertes für den Startimpuls 56 und gegebenen falls auch eine längere Zeitdauer dieses Startimpulses 56, wodurch von der Inverterstromquelle 4 ein höherer Ausgangsstrom an der Elektrode 13 gegebenenfalls auch über einen längeren Zeitraum angelegt wird. Gleichzeitig mit dem Aussenden des neu en Startimpulses 56 beaufschlagt der Mikroprozessor 29 die Leitung 32 mit einem Si gnal, wodurch wiederum der Hochfrequenzgenerator 33 gestartet wird und somit ein neuerliches Zünden des Lichtbogens 14 erfolgen kann.The microprocessor 29 can detect the extinction of the arc 14 by the constant monitoring of the actual current value by means of the measuring device 39 , since the latter does not transmit an actual current value to the microprocessor 29 via line 37 , where the microprocessor 29 can determine that the arc 14 is on the electrode 13 has gone out. After the microprocessor 29 has recognized that there is no longer an arc 14 , the microprocessor 29 sends a new start pulse 56 . The water start pulse 56 causes in the device 35 for determining the current setpoint the specification of a higher current setpoint for the start pulse 56 and, if appropriate, also a longer period of this start pulse 56 , as a result of which a higher output current at the electrode 13 from the inverter current source 4 is also invested over a longer period of time. Simultaneously with the transmission of the new start pulse 56, the microprocessor 29 acts on the line 32 with a signal, which in turn starts the high-frequency generator 33 and thus the arc 14 can be re-ignited.
Erlischt der Lichtbogen 14 nach einigen Schweißperioden wiederum, so sendet der Mikroprozessor 29 abermals einen Startimpuls 57 aus. Dieser Startimpuls 57 bewirkt dann seinerseits, daß die Inverterstromquelle 4 unmittelbar im Anschluß an die über den Hochfrequenzgenerator 33 wiederum bewirkte Zündung des Lichtbogens 14 durch den Hochfrequenzgenerator 33 ein höherer Strom an die Elektrode 13 angelegt wird, also während des Startimpulses 57 und gegebenenfalls auch in diesem Fall wiederum die Zeitdauer, über welche diese erhöhte Strom oder Zeitdauer an der Elektrode 13 an liegt, verlängert wird. Diese Erhöhung des unmittelbar an die hochfrequente Zündung des Lichtbogens 14 erfolgende Energiezufuhr wird solang bei sich ständig erhöhender Energie des Startimpulses 50, 56 und 57 fortgeführt, bis ein stabiler Lichtbogen 14 zwischen der Elektrode 13 und dem Werkstück 10 besteht. In diesem Fall, wenn also der eingestellte Durchmesser der Elektrode 13 dem tatsächlichen Durchmesser der Elektrode 13 nicht entspricht bzw. wenn überhaupt kein Durchmesser der Elektrode 13 am Beginn des Schweißvorganges eingestellt wurde, kommt es damit zu einer Selbstan passung der Schweißvorrichtung an den jeweiligen Betriebszustand, ohne daß von au ßen her ein Eingriff eines Bedieners erforderlich ist und ohne daß es zu einer erhebli chen Störung des Schweißvorganges bzw. einem Aufbau einer unzulässigen Schweiß naht bzw. Schweißverbindung kommt.If the arc 14 goes out again after a few welding periods, the microprocessor 29 again sends a start pulse 57 . This start pulse 57 then causes in turn that the inverter power source 4 is applied immediately after the turn led via the high-frequency generator 33 to ignite the arc 14 through the high-frequency generator 33, a higher current to the electrode 13, that is, during the start pulse 57 and possibly also in this In turn, the time period over which this increased current or time period is applied to the electrode 13 is extended. This increase in the energy supply which occurs directly at the high-frequency ignition of the arc 14 is continued as long as the energy of the starting pulse 50 , 56 and 57 increases until a stable arc 14 exists between the electrode 13 and the workpiece 10 . In this case, ie when the set diameter of the electrode 13 does not correspond to the actual diameter of the electrode 13 or if there is no diameter of the electrode 13 was set at the start of the welding operation, there is thus a Auto on adjustment of the welding apparatus to the respective operating state, without an intervention of an operator being required from the outside and without there being a significant error in the welding process or a build-up of an inadmissible welding or welding connection.
Einfacher verläuft die Zündung des Lichtbogens 14 und die Einleitung des Schweißvor ganges dann, wenn vor Beginn des Schweißvorganges der richtige Durchmesser der verwendeten Elektrode 13 eingestellt wird. In diesem Fall wird dann vom Mikropro zessor 29 aufgrund des über die Eingabevorrichtung 24 eingegebenen Durchmessers der Elektrode 13 aus dem Speicher 31 ein Startimpuls 50 ausgewählt, dessen durch die Höhe des Stroms und die Zeitdauer abgegebene Energie ausreicht, um die Elektrode 13 auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen. Damit wird bereits nach dem erstmaligen Zünden des Lichtbogens 14 dieser stabilisiert und kann im Anschluß an den Zeitpunkt 52 ein stabiler Schweißvorgang eingeleitet werden, wie dieser beispielsweise in dem Diagramm in Fig. 3 dargestellt ist.The ignition of the arc 14 and the initiation of the welding process are easier if the correct diameter of the electrode 13 used is set before the welding process begins. In this case, the microprocessor 29 then selects a starting pulse 50 from the memory 31 on the basis of the diameter of the electrode 13 entered via the input device 24 , the starting pulse 50 whose energy is sufficient by the amount of current and the time period to bring the electrode 13 to the desired temperature to heat. Thus, the arc 14 is stabilized after the initial ignition of the arc 14 and a stable welding process can be initiated after the time 52 , as is shown, for example, in the diagram in FIG. 3.
Wie weiters anhand des Diagramms in Fig. 3 gezeigt ist, ist es für die Durchführung eines Schweißprozesses mit der beschriebenen Schweißvorrichtung wichtig, daß das Ende der Elektrode 13 kugelförmig bzw. kugelkalottenförmig ausgebildet ist, um eine definierte Position des Lichtbogens 14 zu erhalten.As is further shown on the basis of the diagram in FIG. 3, it is important for carrying out a welding process with the described welding device that the end of the electrode 13 is spherical or spherical cap-shaped in order to obtain a defined position of the arc 14 .
Ist nämlich das Ende der Elektrode 13 abgebrochen und mit einer zerklüfteten Stirnsei te versehen, so kann der Lichtbogen 14 zwischen den verschiedensten Vorsprüngen des abgebrochenen Endes der Elektrode 13 und dem Werkstück 10 entstehen, was zu einem sehr unruhigen Lichtbogen 14 führt, der sehr leicht wieder verlöscht. Es wird daher getrachtet, daß die Elektrode 13 am Beginn des Schweißvorganges an ihrem dem Werkstück 10 zugewandten Ende eine kugelkalottenförmige Ausbildung aufweist. Ist dies nicht der Fall, so ist diese kugelkalottenförmige Ausbildung des Endes der Elek trode 13 vor dem Schweißvorgang herzustellen.Namely, if the end of the electrode 13 is broken off and provided with a jagged face, the arc 14 can arise between the various projections of the broken end of the electrode 13 and the workpiece 10 , which leads to a very troubled arc 14 which is very easy again extinguished. It is therefore sought that the electrode 13 at the beginning of the welding process has a spherical cap-shaped design at its end facing the workpiece 10 . If this is not the case, this spherical cap-shaped design of the end of the electrode 13 must be produced before the welding process.
Um diese kugelkalottenförmige Ausbildung eines Endes der Elektrode 13 zu erreichen, kann dazu am Beginn des Schweißvorganges die der Elektrode 13 zugeführte Energie, insbesondere durch einen höheren Strom über die Dauer des Startimpulses 50 zuge führt werden, wobei gleichzeitig auch noch die Zeitdauer des Startimpulses 50 verlän gert werden kann, wie dies in Fig. 3 in strichlierten Linien schematisch angedeutet ist.In order to achieve this spherical cap-shaped design of one end of the electrode 13 , the energy supplied to the electrode 13 can be supplied at the beginning of the welding process, in particular by a higher current over the duration of the start pulse 50 , the length of the start pulse 50 also being extended at the same time can be tert, as is indicated schematically in Fig. 3 in dashed lines.
Diese Erhöhung des Stroms und der Zeitdauer des Startimpulses 50 kann nun dadurch erfolgen, daß vor Beginn des Schweißvorganges dann, wenn eine Elektrode 13 mit ab gebrochenem Ende in der Schweißpistole 9 eingespannt ist, der Schalter 45 betätigt wird, sodaß der Mikroprozessor 29 die Höhe des Stroms und die Zeitdauer des Startim pulses 50 errechnet, um eine kugelkalottenförmige Ausbildung des Endes der Elektro de 13 durch einen vorbestimmten Abbrand bzw. eine sehr starke Erhitzung des Endes der Elektrode 13 zu erreichen. Über die Inverterstromquelle 4 wird dann der höhere Strom über die vorbestimmte Zeitdauer der Elektrode 13 zugeführt, sodaß durch das starke Erhitzen des dem Werkstück 10 zugewandten Endes der Elektrode 13 diese sich kugelkalottenförmig verformt.This increase in the current and the duration of the start pulse 50 can now take place in that, before the start of the welding process, if an electrode 13 is clamped in the welding gun 9 with a broken end, the switch 45 is actuated, so that the microprocessor 29 determines the level of the Current and the duration of the Startim pulse 50 calculated to achieve a spherical cap-shaped design of the end of the electrical de 13 by a predetermined burn or a very strong heating of the end of the electrode 13 . Via the inverter current source 4 , the higher current is then supplied to the electrode 13 over the predetermined period of time, so that the end of the electrode 13 facing the workpiece 10 is deformed in a spherical cap shape by the strong heating.
Wird der Durchmesser der Elektrode 13 am Beginn des Schweißprozesses zu groß ein gestellt, könnte dies zur Zerstörung der Elektrode 13 beim Zünden des Lichtbogens 14 führen. Diese Zerstörung der Elektrode 13 kann durch Überwachung der Spannung an der Elektrode 13 verhindert werden, da die Spannung an der Elektrode 13 während des Startimpulses 50 zu steigen beginnt und diese Steigung der Spannung wird durch stän diges Überwachen durch die Meßvorrichtung 39 erkannt. In diesem Fall wird dann über die Leitung 38 ein Signal an den Mikroprozessor 29 abgesendet, wodurch dieser sofort den Startimpuls 50 beendet und die Inverterstromquelle 4 die Zufuhr des Schweißstromes 26 an die Elektrode 13 sofort unterbricht. Daraufhin lädt der Mikro prozessor 29 einen neuen Startimpuls 50, der dem kleinsten möglichen Durchmesser der Elektrode 13 entspricht, aus dem Speicher 31 und beginnt, wie zuvor beschrieben, mit dem automatischen Anpassen der in den Startimpulsen 50 abgegebenen Energie, bis die ausreichende Erwärmung der Elektrode 13 zum Aufbau eines stabilen Lichtbo gens 14 erreicht ist.If the diameter of the electrode 13 is set too large at the start of the welding process, this could lead to the destruction of the electrode 13 when the arc 14 is ignited. This destruction of the electrode 13 can be prevented by monitoring the voltage on the electrode 13 , since the voltage on the electrode 13 begins to rise during the start pulse 50 and this increase in the voltage is detected by constant monitoring by the measuring device 39 . In this case, a signal is then sent to the microprocessor 29 via the line 38 , whereby the microprocessor immediately ends the start pulse 50 and the inverter current source 4 immediately interrupts the supply of the welding current 26 to the electrode 13 . Then, the microprocessor 29 loads a new start pulse 50 , which corresponds to the smallest possible diameter of the electrode 13 , from the memory 31 and begins, as described above, with the automatic adjustment of the energy emitted in the start pulses 50 until the electrode is sufficiently heated 13 to build a stable arc 14 is reached.
Dauert ein Schweißprozeß über eine längere Zeit, wie dies in Fig. 5 vom Zeitpunkt 58 bis zum Zeitpunkt 59 ersichtlich ist und wird der Schweißprozeß am Zeitpunkt 59 un terbrochen, d. h. der Lichtbogen 14 erlischt, so speichert der Mikroprozessor 29 die Zeit vom Erlöschen des Lichtbogens 14 bis zu einer neuerlichen Zündung des Lichtbo gens 14. Wird der Lichtbogen 14 kurze Zeit danach z. B. eine Sekunde später, also zum Zeitpunkt 60 wieder gezündet, so errechnet der Mikroprozessor 29 einen neuerlichen Startimpuls 61 für das neuerliche Zünden des Lichtbogens 14 in Abhängigkeit der Zeit dauer zwischen dem Beenden des Schweißprozesses und dem neuerlichen Beginn eines weiteren Schweißprozesses.If a welding process lasts for a longer time, as can be seen in FIG. 5 from time 58 to time 59 and the welding process is interrupted at time 59 , ie the arc 14 is extinguished, the microprocessor 29 stores the time from the extinction of the arc 14 until a new ignition of the arc 14 . If the arc 14 is z. B. a second later, ie ignited again at time 60 , the microprocessor 29 calculates a new start pulse 61 for the renewed ignition of the arc 14 as a function of the time duration between the termination of the welding process and the renewed beginning of another welding process.
Durch das Überwachen der Zeitdauer kann der Mikroprozessor 29 auf die Abkühlung der Elektrode 13 schließen und in Abhängigkeit von der Temperatur der Elektrode 13 einen neuen Startimpuls 61 errechnen, da bei einer kurzen Pause zwischen zwei Schweißprozessen weniger Energie aufgewendet werden muß um ein neuerliches Zün den des Lichtbogens 14 zu ermöglichen als bei einer längeren Pause zwischen zwei Schweißprozessen.By monitoring the time period, the microprocessor 29 can conclude that the electrode 13 has cooled and, depending on the temperature of the electrode 13, can calculate a new start pulse 61 , since less energy has to be used during a short break between two welding processes in order to re-ignite the To allow arc 14 than during a longer break between two welding processes.
In Fig. 6 sind Elektroden 62 bis 65 mit verschiedensten Enden 66 bis 69 gezeigt, wo bei für die Ausbildung der Elektroden 63 bis 65 als Ausgangsform die Elektrode 62 dient. Die Elektroden 62 bis 65 weisen einen maximalen Durchmesser 70 auf.In FIG. 6, electrodes are shown 62 to 65 with a variety of ends 66 to 69, which is used in the formation of the electrodes 63 to 65 as an output form the electrode 62. The electrodes 62 to 65 have a maximum diameter 70 .
Bei der Elektrode 62, die in ihrer Ausgangsform gezeigt ist - dies ist auch bei den wei teren Elektroden 63 bis 65 strichliert eingezeichnet -, ist ein Endbereich 71 auf eine Spitze 72 geschliffen.In the electrode 62 , which is shown in its initial form - this is also shown in dashed lines in the case of the further electrodes 63 to 65 - an end region 71 is ground on a tip 72 .
Wird nun bei der Inbetriebnahme der Steuervorrichtung 21 über die Eingabevorrich tung 24 ein Durchmesser 73 für die Elektrode 62 eingegeben und gleichzeitig der Schalter 45 der Schaltvorrichtung 17 betätigt, so sendet der Mikroprozessor 29 einen Startimpuls 50, der für die kugelkalottenförmige Ausbildung des Endes 66 der Elektrode 62 und für den eingestellten Durchmesser 73 berechnet wurde, aus. Wird der Durch messer 73 kleiner eingestellt als der maximale Durchmesser 70 der Elektrode 13, so wird die Spitze 72 der Elektrode 62 auf den eingestellten Durchmesser 73, wie dies am Ende 67 der Elektrode 63 dargestellt ist, abgeschmolzen.If a diameter 73 is entered for the electrode 62 when the control device 21 is started up via the input device 24 and the switch 45 of the switching device 17 is actuated at the same time, the microprocessor 29 sends a start pulse 50 , which is used for the spherical cap-shaped design of the end 66 of the electrode 62 and was calculated for the set diameter 73 . If the diameter 73 is set smaller than the maximum diameter 70 of the electrode 13 , the tip 72 of the electrode 62 is melted down to the set diameter 73 , as shown at the end 67 of the electrode 63 .
Durch das Zuschleifen des Endbereiches 71 der Elektrode 62 wird das automatische Hochlaufen auf den maximalen Durchmesser 70 der Elektrode 62 bei zu klein einge stelltem Durchmesser 73 der Elektrode 13 verhindert. Es ist daher möglich, bei spitzge schliffenem Ende 66 der Elektrode 62 im Endbereich 71 jeden beliebigen Durchmesser für das Elektrodenende einzustellen.By grinding the end region 71 of the electrode 62 , the automatic run-up to the maximum diameter 70 of the electrode 62 is prevented if the diameter 73 of the electrode 13 is set too small. It is therefore possible to set any diameter for the electrode end in the end region 71 with a pointed end 66 of the electrode 62 .
Selbstverständlich ist es möglich, daß bei Verwendung einer Elektrode 63 bei der be reits das Ende 67 auf einen Durchmesser 73 abgeschmolzen ist, durch Erhöhung des Durchmessers 73 auf einen Durchmesser 74, wie dies an der Elektrode 64 ersichtlich ist, das Ende 67 der Elektrode 63 auf ein Ende 68 der Elektrode 64 zu vergrößern. Die se Vorgangsweise des Erhöhens des Durchmessers 73, 74 kann solange erfolgen, bis der maximale Durchmesser 70 der Elektroden 62 bis 65 erreicht ist. Weiters ist es je doch möglich, daß von der Elektrode 62 durch Einstellen eines Durchmessers 75 der den maximalen Durchmesser 70 der Elektroden 62 bis 65 entspricht, ein sofortiges Ab schmelzen der Spitze 72 auf ein kugelfömiges Ende 69 zu erreichen, wie dies an der Elektrode 65 ersichtlich ist.Of course, it is possible that when using an electrode 63 in which the end 67 is already melted down to a diameter 73 , by increasing the diameter 73 to a diameter 74 , as can be seen on the electrode 64 , the end 67 of the electrode 63 to enlarge on one end 68 of the electrode 64 . This procedure of increasing the diameter 73 , 74 can take place until the maximum diameter 70 of the electrodes 62 to 65 is reached. Furthermore, it is possible that the electrode 62 by adjusting a diameter 75 which corresponds to the maximum diameter 70 of the electrodes 62 to 65 , an immediate melting from the tip 72 to achieve a spherical end 69 , as is the case with the electrode 65 can be seen.
Wird daher eine Elektrode 62 bis 65 mit einem maximalen Durchmesser 70 in die Schweißpistole 9 eingespannt und in der Eingabevorrichtung 24 ein größerer Durch messer als der Durchmesser 70 der Elektroden 62 bis 65 eingestellt, so würde dies ein sofortiges Abschmelzen der Spitze 72 der Elektrode 62 auf ein kugelförmiges Ende 69 der Elektrode 65 bewirken.If an electrode 62 to 65 with a maximum diameter 70 is therefore clamped in the welding gun 9 and a larger diameter than the diameter 70 of the electrodes 62 to 65 is set in the input device 24 , this would result in an immediate melting of the tip 72 of the electrode 62 cause a spherical end 69 of the electrode 65 .
Der Vorteil des Zuschleifens des Endes 66 bis 69 der Elektroden 62 bis 65 liegt darin, daß bei einer Elektrode 62 bis 65 mit einem Durchmesser 70 durch Einstellung kleine rer Durchmesser 73, 74 Elektroden mit einem maximalen Durchmesser, die den Durch messern 73, 74 entsprechen, simuliert werden können und daher ein Umbauen der Schweißpistole 9 von einer Elektrode 62 bis 65 auf eine Elektrode mit kleinerem Durchmesser vermieden wird.The advantage of grinding the end 66 to 69 of the electrodes 62 to 65 is that with an electrode 62 to 65 with a diameter 70 by setting small diameter 73 , 74 electrodes with a maximum diameter which correspond to the diameter 73 , 74 , can be simulated and therefore a conversion of the welding gun 9 from an electrode 62 to 65 to an electrode with a smaller diameter is avoided.
In Fig. 7 ist die Elektrode 62 und 65, wie sie in der Fig. 6 verwendet wurden, mit ei nem anderem Ende 76 und 77 gezeigt. Dabei wird wieder die Elektrode 62 als Ausgangsform für die Elektrode 65 verwendet.In FIG. 7, the electrode 62 and 65 , as used in FIG. 6, is shown with another end 76 and 77 . Again, the electrode 62 is used as the starting form for the electrode 65 .
Die Elektroden 62 und 65 weisen einen maximalen Durchmesser 70 auf. Das Ende 76 der Elektrode 62 ist dabei nicht spitz, wie in Fig. 6 beschrieben, zugeschliffen, son dern wurde willkürlich abgebrochen. Durch das Abbrechen der Elektrode 62 kann durch Einstellung eines kleineren Durchmessers, wie zuvor in Fig. 6 beschrieben, kei ne Elektrode mit einem geringerem Durchmesser des Endes simuliert werden.The electrodes 62 and 65 have a maximum diameter 70 . The end 76 of the electrode 62 is not sharpened, as described in Fig. 6, ground, but was broken off arbitrarily. By breaking off the electrode 62 , by setting a smaller diameter, as previously described in FIG. 6, no electrode with a smaller diameter of the end can be simulated.
Würde hier in der Eingabevorrichtung 24 ein kleinerer Durchmesser als der Durchmes ser 70 der Elektrode 62 eingestellt, so würde der Mikroprozessor 29 durch Aussendung des Startimpulses 50 keinen stabilen Lichtbogen 14 während des Startimpulses 50 er reichen und somit die Hochlaufphase bis zum Erreichen einen stabilen Lichtbogen 14 durchlaufen. Hat der Mikroprozessor 29 die Hochlaufphase abgeschlossen, so wird das Ende 76 der Elektrode 62 kugelförmig ausgebildet sein, wie dies das Ende 77 an der Elektrode 65 in Fig. 7 zeigt.If a smaller diameter than the diameter 70 of the electrode 62 were set here in the input device 24 , the microprocessor 29 would not reach a stable arc 14 during the start pulse 50 by emitting the start pulse 50 and thus the run-up phase until a stable arc 14 was reached run through. When the microprocessor 29 has completed the run-up phase, the end 76 of the electrode 62 will be spherical, as is shown by the end 77 on the electrode 65 in FIG. 7.
Wird jedoch beim Beginn des Schweißprozesses an der Eingabevorrichtung 24 ein Durchmesser 78, der dem Durchmesser 70 der Elektrode 65 entspricht, eingestellt, so errechnet der Mikroprozessor 29 den dafür vorgesehenen Startimpuls 50, wodurch ein stabiler Lichtbogen 14 während des Startimpulses 50 erreicht wird.However, if a diameter 78 , which corresponds to the diameter 70 of the electrode 65 , is set on the input device 24 at the start of the welding process, the microprocessor 29 calculates the start pulse 50 provided for this purpose, as a result of which a stable arc 14 is achieved during the start pulse 50 .
Selbstverständlich ist es möglich, daß der Durchmesser der Elektrode 13 und 63 bis 65 in der Schweißpistole 9 automatisch ermittelt wird und über Leitungen den Mikropro zessor 29 übergeben wird, wodurch dieser automatisch den richtigen Startimpuls für den jeweiligen Durchmesser der Elektrode 13 und 63 bis 65 errechnen können.Of course, it is possible that the diameter of the electrodes 13 and 63 to 65 in the welding gun 9 is automatically determined and the microprocessor 29 is transferred via lines, whereby this automatically calculate the correct starting pulse for the respective diameter of the electrodes 13 and 63 to 65 can.
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, Schaltungsdetails bzw. die dargestellten Einzelschaltungsteile im Rahmen des fachmännischen Könnens durch andere aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsteile zu ersetzen, und so können auch einzelne Baugruppen der Schaltung für sich eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen bilden.Within the scope of the invention it is of course also possible to provide circuit details or the individual circuit parts shown within the scope of the professional ability to be replaced by other circuit parts known from the prior art, and so individual assemblies of the circuit can also work independently, form solutions according to the invention.
Des weiteren wird darauf hingewiesen, daß es sich bei den dargestellen Schaltungsbil dern um schematische, vereinfachte Blockschaltbilder handelt, in welchen einzelne Schaltungsdetails, wie z. B. zur Stabilisierung der Spannung bzw. zur Vermeidung von Kurzschlüssen, nicht dargestellt sind. Furthermore, it is pointed out that it is in the circuit diagram shown which are schematic, simplified block diagrams, in which individual Circuit details, such as B. to stabilize the voltage or to avoid Short circuits are not shown.
11
Spannungsversorgungsnetz
Power supply network
22
Phasenleiter
phase conductor
33
Nulleiter
neutral
44
Inverterstromquelle
Inverter power source
55
Zuleitung
supply
66
Zuleitung
supply
77
Verbraucher
consumer
88th
Schweißgerät
welding machine
99
Schweißpistole
welding gun
1010
Werkstück
workpiece
1111
Leitung
management
1212
Leitung
management
1313
Elektrode
electrode
1414
Lichtbogen
Electric arc
1515
Schutzgas
protective gas
1616
Griff
Handle
1717
Schaltvorrichtung
switching device
1818
Steuereingang
control input
1919
Steuerleitung
control line
2020
Steuerleitung
control line
2121
Steuervorrichtung
control device
2222
Leitung
management
2323
Leitung
management
2424
Eingabevorrichtung
input device
2525
Ausgabevorrichtung
output device
2626
Schweißstrom
welding current
2727
Rechnereinheit
computer unit
2828
Rechner
computer
2929
Mikroprozessor
microprocessor
3030
Bussystem
bus system
3131
Speicher
Storage
3232
Leitung
management
3333
Hochfrequenzgenerator
High-frequency generator
3434
Steuerleitung
control line
3535
Vorrichtung
contraption
3636
Leitung
management
3737
Leitung
management
3838
Leitung
management
3939
Meßvorrichtung
measuring device
4040
Leitung
management
4141
Shunt
shunt
4242
Stromleitung
power line
4343
Stromleitung
power line
4444
Spannungsleitung
voltage line
4545
Schalter
switch
4646
Schalter
switch
4747
Leitung
management
4848
Leitung
management
4949
Leitung
management
5050
Startimpuls
start pulse
5151
Zeitpunkt
time
5252
Zeitpunkt
time
5353
Strom
electricity
5454
Zeitpunkt
time
5555
Zeitpunkt
time
5656
Startimpuls
start pulse
5757
Startimpuls
start pulse
5858
Zeitpunkt
time
5959
Zeitpunkt
time
6060
Zeitpunkt
time
6161
Startimpuls
start pulse
6262
Elektrode
electrode
6363
Elektrode
electrode
6464
Elektrode
electrode
6565
Elektrode
electrode
6666
Ende
The End
6767
Ende
The End
6868
Ende
The End
6969
Ende
The End
7070
Durchmesser
diameter
7171
Endbereich
end
7272
Spitze
top
7373
Durchmesser
diameter
7474
Durchmesser
diameter
7575
Durchmesser
diameter
7676
Ende
The End
7777
Ende
The End
7878
Durchmesser
diameter
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FRONIUS SCHWEISSMASCHINEN PRODUKTION GMBH & CO. KG |
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| D2 | Grant after examination | ||
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| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FRONIUS INTERNATIONAL GMBH, PETTENBACH, AT |
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